CN217741571U

CN217741571U - 一种耐高温dc-dc电源模块电路

Info

Publication number: CN217741571U
Application number: CN202221168698.4U
Authority: CN
Inventors: 何克勤
Original assignee: Xi'an Senpai Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Xi'an Senpai Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2022-05-16
Filing date: 2022-05-16
Publication date: 2022-11-04
Anticipated expiration: 2032-05-16

Abstract

本实用新型涉及一种耐高温DC‑DC电源模块电路，包括稳压二极管D1、三极管Q4、功率MOS管Q2、Q3、二极管D2、D3、电感L1、L2、PWM控制器电路芯片U1；三极管Q4接直流电源输入Vin；稳压二极管D1的正极接三极管Q4的基极，负极接输入地GND；电感L1、L2的一端接直流电源输入Vin；电感L1的另一端接二极管D2的阳极、功率MOS管Q2；电感L2的另一端接二极管D3的阳极、功率MOS管Q3；二极管D2、D3的阴极相接，并接直流电源输出Vout；功率MOS管Q2、Q3分别接PWM控制器电路芯片U1。本实用新型可在高温环境下正常工作，且其元器件少，体积小，电源效率高。

Description

一种耐高温DC-DC电源模块电路

技术领域

本实用新型属于DC/DC电源模块技术领域，尤其涉及一种耐高温DC-DC电源模块电路。

背景技术

DC-DC电源模块，是一种运用功率半导体开关器件实现DC-DC功率变换的开关电源，它广泛应用于军事、航空等领域。随着电子技术的高速发展，开关电源的应用领域越来越广泛。随着DC-DC电源技术的应用成熟，电源模块也得到了长足的发展，但现有的DC-DC模块电源一般均工作在-40℃～+85℃的环境温度。但在某些特殊情况下，要求DC-DC模块电源能在+125℃环境温度下长期工作，甚至还要求工作在+135℃极限环境下。这样高的环境温度，一般的电源模块是难以正常工作的。因此，需要设计一款能够在高温环境下正常工作的DC-DC电源模块。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种耐高温DC-DC电源模块电路，可在高温环境下正常工作，且其元器件少，体积小，电源效率高。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种耐高温DC-DC电源模块电路，包括稳压二极管D1、三极管Q4、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3、二极管D2、二极管D3、电感L1、电感L2、PWM控制器电路芯片U1；

所述三极管Q4的集电极接直流电源输入Vin；基极通过电阻R1接直流电源输入Vin，通过电容C2接输入地GND；发射极通过电容C3接输入地GND；

所述稳压二极管D1的正极接三极管Q4的基极，负极接输入地GND；

所述电感L1、电感L2的一端相接，并接直流电源输入Vin；所述电感L1的另一端接二极管D2的阳极、功率MOS管Q2的漏极；所述电感L2的另一端接二极管D3的阳极、功率MOS管Q3的漏极；所述二极管D2、二极管D3的阴极相接，并接直流电源输出Vout；

所述功率MOS管Q2的栅极接PWM控制器电路芯片U1的23脚；源极通过电阻R7接PWM控制器电路芯片U1的8脚，通过电阻R9接输入地GND；

所述功率MOS管Q3的栅极接PWM控制器电路芯片U1的20脚；源极通过电阻R8接PWM控制器电路芯片U1的13脚，通过电阻R10接输入地GND。

优选的，所述PWM控制器电路芯片U1的27脚接三极管Q4的发射极；17脚通过电阻R2接三极管Q4的发射极，通过电阻R3接输入地GND；10脚通过电阻R4接输入地GND；6脚、7脚、11脚相接，并通过电阻R5接输入地GND；14脚通过电容C4接输入地GND；15脚通过电容C5接输入地GND，通过电阻R6、电容C6接输入地GND；4脚、29脚相接，并接输入地GND；16脚通过电阻R11接直流电源输出Vout，通过电阻R12接输入地GND；12脚接输入地GND；13脚通过电容C9接输入地GND；8脚通过电容C8接输入地GND；9脚接输入地GND；19脚接输入地GND；24脚接输入地GND；22脚、21脚、28脚相接，并通过电容C7接输入地GND。

优选的，所述直流电源输入Vin通过电容C1接输入地GND。

优选的，所述二极管D2的阴极分别通过电容C10、电容C11接输入地GND。

优选的，所述PWM控制器电路芯片U1的型号为LT3782芯片。

优选的，所述功率MOS管Q2、功率MOS管Q3均为STP120NF10功率MOS管。

优选的，所述二极管D2、二极管D3均为肖特基二极管MBR2045CT。

优选的，所述电感L1、电感L2均为10uH电感。

本实用新型的技术效果和优点：

本实用新型提供的一种耐高温DC-DC电源模块电路，通过采用稳压二极管D1、三极管Q4、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3、二极管D2、二极管D3、电感L1、电感L2、PWM控制器电路芯片U1的电路结构，其包含两路Boost拓扑结构的升压电源电路，可使电源效率达90％，减小了输入和输出电容量需求；这种双路Boost电路交替工作，使每路的MOS管、整流二极管、储能电感、储能电容承受的电流仅为常规方式的电路承受的电流的一半，减少了元器件在工作时承受的电应力，提高了可承受的工作环境温度；且其元器件少，体积小，电源效率高。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1所示，一种耐高温DC-DC电源模块电路，包括稳压二极管D1、三极管Q4、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3、二极管D2、二极管D3、电感L1、电感L2、PWM控制器电路芯片U1。

具体实施时，参见图1所示，所述三极管Q4的集电极接直流电源输入Vin；基极通过电阻R1接直流电源输入Vin，通过电容C2接输入地GND；发射极通过电容C3接输入地GND。

具体实施时，参见图1所示，所述稳压二极管D1的正极接三极管Q4的基极，负极接输入地GND。

具体实施时，参见图1所示，所述电感L1、电感L2的一端相接，并接直流电源输入Vin；所述电感L1的另一端接二极管D2的阳极、功率MOS管Q2的漏极；所述电感L2的另一端接二极管D3的阳极、功率MOS管Q3的漏极；所述二极管D2、二极管D3的阴极相接，并接直流电源输出Vout。

具体实施时，参见图1所示，所述功率MOS管Q2的栅极接PWM控制器电路芯片U1的23脚；源极通过电阻R7接PWM控制器电路芯片U1的8脚，通过电阻R9接输入地GND。

具体实施时，参见图1所示，所述功率MOS管Q3的栅极接PWM控制器电路芯片U1的20脚；源极通过电阻R8接PWM控制器电路芯片U1的13脚，通过电阻R10接输入地GND。

具体实施时，参见图1所示，所述PWM控制器电路芯片U1的27脚接三极管Q4的发射极；17脚通过电阻R2接三极管Q4的发射极，通过电阻R3接输入地GND；10脚通过电阻R4接输入地GND；6脚、7脚、11脚相接，并通过电阻R5接输入地GND；14脚通过电容C4接输入地GND；15脚通过电容C5接输入地GND，通过电阻R6、电容C6接输入地GND；4脚、29脚相接，并接输入地GND；16脚通过电阻R11接直流电源输出Vout，通过电阻R12接输入地GND；12脚接输入地GND；13脚通过电容C9接输入地GND；8脚通过电容C8接输入地GND；9脚接输入地GND；19脚接输入地GND；24脚接输入地GND；22脚、21脚、28脚相接，并通过电容C7接输入地GND。

具体实施时，参见图1所示，所述直流电源输入Vin通过电容C1接输入地GND。

具体实施时，参见图1所示，所述二极管D2的阴极分别通过电容C10、电容C11接输入地GND。

具体实施时，所述PWM控制器电路芯片U1的型号为LT3782芯片。

具体实施时，所述功率MOS管Q2、功率MOS管Q3均为STP120NF10功率MOS管。

具体实施时，所述二极管D2、二极管D3均为肖特基二极管MBR2045CT。

具体实施时，所述电感L1、电感L2均为10uH电感。

本实用新型的工作原理：

本实用新型的PWM控制器电路芯片U1，其底面为一散热极29脚，在电功能上是地。用以与地平面焊接利用地平面传导散热。PWM控制器电路芯片U1有两个完全相同仅前后相差半个时钟周期的PWM输出，分别是23脚(即BGATE1)和20脚(即BGATE2)去驱动功率MOS管Q2和功率MOS管Q3。其驱动电流可达4A，驱动电平为10V。功率MOS管Q2、功率MOS管Q3均是STP120NF10功率MOS管。其VDSS：100V；ID：120A；RDS(on)：0.0105Ω；Tj：175℃。直流电源输出Vout经电阻R11、电阻R12组成的分压器分压后送至PWM控制器电路芯片U1的16脚(即FB端)，FB端电压为2.44V，通过电阻R11、电阻R12可以设定输出电压值。功率MOS管Q2、功率MOS管Q3的导通电流ID经接在源极到地的采样电阻R9和电阻R10分别采样后送到PWM控制器电路芯片U1的8脚(即SENSE1+)、9脚(即SENSE1-)以及13脚(即SENSE2+)、12脚(即SENSE2-)，电阻R9、电阻R10为mΩ电阻。显然，这是电流型的DC/DC转换电源。17脚(即RUN)是低电压，关断引线，当该脚电压大于2.45V时，PWM控制器电路芯片U1才开始工作；当其小于0.3V时，PWM控制器电路芯片U1进入低偏流关断模式，可用电阻R2、电阻R3来编程27脚(即VCC)的欠压保护模式，VCC为PWM控制器电路芯片U1的电源电压输入。由于VCC是用NPN三极管Q4构成的跟随器提供，其基极用一个30V的稳压二极管D1限幅，将VCC电压限制最高可达29.4V。当未限幅时，VCC仅比输入电压Vin低1V左右，电阻R2的阻值为82.5K、电阻R3的阻值为56K，当直流电源输入Vin大于7V，电路才开始工作。电阻R5用来编程控制器的工作频率，R5＝80KΩ，则f＝250KHz。接在14脚(即SS端)上的电容C4用来设置软启动时间。电流采样电阻R9、电阻R10为3mΩ，限制功率MOS管Q2、功率MOS管Q3最大电流为20A。是可满足点火电路脉冲尖峰电流10A之需求。

整流二极管选用肖特基二极管MBR2045，它们有足够的正向导通电流和反向击穿电压。电感L1、电感L2选用10uH电感，其最大工作电流可达18A，满足最大负载电流对电感的要求。

本实施例中包含两路Boost拓扑结构的升压电源电路，可使电源效率达90％，减小了输入和输出电容量需求；这种双路Boost电路交替工作，使每路的MOS管、整流二极管、储能电感、储能电容承受的电流仅为常规方式的电路承受的电流的一半，减少了元器件在工作时承受的电应力，提高了可承受的工作环境温度；且其元器件少，体积小，电源效率高。经全面测试，本实用新型符合工作环境温度-55℃～+125℃，极限温度+135℃正常工作之需求。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种耐高温DC-DC电源模块电路，其特征在于：包括稳压二极管D1、三极管Q4、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3、二极管D2、二极管D3、电感L1、电感L2、PWM控制器电路芯片U1；

2.根据权利要求1所述的一种耐高温DC-DC电源模块电路，其特征在于：所述PWM控制器电路芯片U1的27脚接三极管Q4的发射极；17脚通过电阻R2接三极管Q4的发射极，通过电阻R3接输入地GND；10脚通过电阻R4接输入地GND；6脚、7脚、11脚相接，并通过电阻R5接输入地GND；14脚通过电容C4接输入地GND；15脚通过电容C5接输入地GND，通过电阻R6、电容C6接输入地GND；4脚、29脚相接，并接输入地GND；16脚通过电阻R11接直流电源输出Vout，通过电阻R12接输入地GND；12脚接输入地GND；13脚通过电容C9接输入地GND；8脚通过电容C8接输入地GND；9脚接输入地GND；19脚接输入地GND；24脚接输入地GND；22脚、21脚、28脚相接，并通过电容C7接输入地GND。

3.根据权利要求2所述的一种耐高温DC-DC电源模块电路，其特征在于：所述直流电源输入Vin通过电容C1接输入地GND。

4.根据权利要求2所述的一种耐高温DC-DC电源模块电路，其特征在于：所述二极管D2的阴极分别通过电容C10、电容C11接输入地GND。

5.根据权利要求2所述的一种耐高温DC-DC电源模块电路，其特征在于：所述PWM控制器电路芯片U1的型号为LT3782芯片。

6.根据权利要求2所述的一种耐高温DC-DC电源模块电路，其特征在于：所述功率MOS管Q2、功率MOS管Q3均为STP120NF10功率MOS管。

7.根据权利要求2所述的一种耐高温DC-DC电源模块电路，其特征在于：所述二极管D2、二极管D3均为肖特基二极管MBR2045CT。

8.根据权利要求2所述的一种耐高温DC-DC电源模块电路，其特征在于：所述电感L1、电感L2均为10uH电感。